Учебник по БЖД (Волкова А. А. - Безопасность жизнедеятельности), страница 9

К неисчерпаемым природным ресурсам можно отнести солнечную радиацию, энергию морских волн, энергию ветра и энергию земных недр. С учетом огромных масс воздушной и водной сред планеты неисчерпаемыми считают атмосферный воздух и воду.

Однако под влиянием антропогенного фактора химический состав и физическое состояние атмосферы и гидросферы начали изменяться. Качественное изменение воздуха и воды приводит к потере их биологической ценности и к ограничению возможности их технического использования.

ПРИРОДНЫЕ РЕСУРСЫ ЗЕМЛИ

Неисчерпаемые ресурсы

Исчерпаемые ресурсы

Возобновимые ресурсы

Невозобновимые ресурсы

Солнечная радиация

Энергия морских приливов и волн

Энергия ветра

Энергия земных недр

Атмосферный воздух

Вода

Животный мир

Растительный мир

Плодородие почв

Пространство обитания

Энергия рек

Полезные ископаемые

Рис. 17. Структурная схема природных ресурсов

При современной технологии использования атмосферного воздуха и вод эти ресурсы правомочно считать неисчерпаемыми только при реализации крупномасштабных затрат на восстановление их качества. Восстановление или наращивание исчерпаемых возобновимых ресурсов (при этом они могут становиться практически неисчерпаемыми) является одной из важнейших задач рационального природопользования.

Далее рассмотрим источники загрязнения атмосферы, воды и почвы и способы уменьшения загрязнений природной среды.

Контрольные вопросы

1. Тождественны ли понятия «экология» и «охрана окружающей среды»?

2. Сформулируйте основные особенности взаимодействия общества
   и природы на современном этапе.

3. Какие природные ресурсы относят к неисчерпаемым? К исчерпаемым?

4. Приведите примеры возобновимых и невозобновимых ресурсов.

Атмосфера

Роль атмосферы в жизни планеты

Атмосфера является одним из необходимых условий возникновения и существования жизни на Земле.

Атмосфера:

• участвует в формировании климата на планете;

• регулирует тепловой режим планеты;

• способствует перераспределению тепла у поверхности;

• предохраняет Землю от резких колебаний температуры. При отсутствии атмосферы и водоемов температура поверхности Земли в течение суток колебалась бы в интервале 200 ⁰С;

• благодаря наличию кислорода атмосфера участвует в обмене и круговороте веществ в биосфере. В современном состоянии атмосфера существует сотни миллионов лет, все живое приспособлено к строго определенному ее составу;

• газовая оболочка защищает живые организмы от губительных ультрафиолетовых, рентгеновских и космических лучей;

• атмосфера предохраняет Землю от падения метеоритов;

• в атмосфере распределяются и рассеиваются солнечные лучи, что создает равномерное освещение;

• атмосфера является средой, где распространяется звук.

Из–за действия гравитационных сил атмосфера не рассеивается в мировом пространстве, а окружает Землю, вращается вместе с ней.

Состав атмосферы

Основной (по массе) компонент воздуха – азот. В нижних слоях атмосферы его содержание составляет 78,09 %. В газообразном состоянии азот инертен, а в соединениях в виде нитратов он играет важную роль в биологическом обмене веществ.

Самый активный в биосферных процессах газ атмосферы – кислород. Содержание его в атмосфере составляет около 20,94 %. Кислород поглощают животные в процессе дыхания и выделяют растения как обычный продукт фотосинтеза.

Важная составляющая часть атмосферы – диоксид углерода (CO₂), который составляет 0,03 % ее объема. Он существенно влияет на погоду и климат на Земле. Содержание диоксида углерода в атмосфере не постоянно. Он поступает в атмосферу из вулканов, горячих ключей, при дыхании человека и животных, при лесных пожарах, потребляется растениями, хорошо растворяется в воде. Количество растворенного углекислого газа в океане 1,3 –1,014 %.

В небольших количествах в атмосфере содержится оксид углерода (CO). Инертные газы: аргон, гелий, неон, криптон, ксенон. Из них больше всего аргона – 0,934 %. В состав атмосферы входят также водород и метан. Инертные газы попадают в атмосферу в процессе непрерывного естественного радиоактивного распада урана, тория, радона.

В верхних слоях стратосферы расположен в небольшой концентрации озон. Поэтому эту часть атмосферы часто называют озоновым экраном. Озон играет большую роль в формировании температурного режима нижележащих слоев атмосферы и, следовательно, воздушных течений. Над различными участками земной поверхности и в разное время года содержание озона неодинаково. Его больше в высоких широтах, меньше в средних и низких. Весной озона больше, чем осенью. Озон является продуктом соединения молекулярного кислорода с атомарным, образующимся под воздействием ультрафиолетовых солнечных лучей. Общее содержание озона в атмосфере невелико – 210^–6 %, но он отражает до 95 % ультрафиолетовых лучей, что предохраняет живые организмы от их губительного действия. Задерживая до 20 % инфракрасных излучений, достигающих Земли, озон повышает утепляющее действие атмосферы. На формирование озонового экрана влияет наличие в стратосфере хлора, оксидов азота, водорода, фтора, брома, метана, обусловливающих фотохимические реакции разрушения озона.

Помимо газов в атмосфере имеются вода и аэрозоли. В атмосфере вода находится в твердом (лед, снег), жидком (капли) и газообразном (пар) состоянии. При конденсации водяных паров образуются облака. Полное обновление водяных паров в атмосфере происходит за 9 – 10 суток.

В атмосфере также встречаются вещества и в ионном состоянии до нескольких десятков тысяч в 1 см³ воздуха.

Загрязнители атмосферы

Загрязнителем может быть любой физический агент, химическое вещество или биологический вид (в основном микроорганизмы), попадающие в окружающую среду или образующиеся в ней в количестве выше естественных.

Под атмосферным загрязнением понимают присутствие в воздухе газов, паров, частиц, твердых и жидких веществ, тепла, колебаний, излучений, которые неблагоприятно влияют на человека, животных, растения, климат, материалы, здания и сооружения.

Классификация загрязнителей

По происхождению загрязнения делят

• на природные, вызванные естественными, часто аномальными, процессами в природе;

• антропогенные, связанные с деятельностью человека.

С развитием производственной деятельности человека все большая доля в загрязнении атмосферы приходится на антропогенные загрязнения.

По степени распространения загрязнения подразделяют

• на локальные, связанные с городами и промышленными регионами;

• глобальные, влияющие на биосферные процессы в целом на Земле и распространяющиеся на огромные расстояния. Так как воздух находится в постоянном движении, вредные вещества переносятся на сотни и тысячи километров. Глобальное загрязнение атмосферы усиливается в связи с тем, что вредные вещества из нее попадают в почву, водоемы, а затем снова поступают в атмосферу.

По видам загрязнители атмосферы разделяют

• на химические – пыль, фосфаты, свинец, ртуть. Они образуются при сжигании органического топлива и в процессе производства строительных материалов;

• физические. К физическим загрязнениям относят тепловые (поступление в атмосферу нагретых газов); световые (ухудшение естественной освещенности местности под воздействием искусственных источников света); шумовые (как следствие антропогенных шумов); электромагнитные (от линий электропередач, радио и телевидения, работы промышленных установок); радиоактивные, связанные с повышением уровня поступления радиоактивных веществ в атмосферу. Развитие атомной энергетики сопровождается ростом радиоактивных отходов, образующихся при добыче и переработке ядерного топлива. Активность этих отходов нарастает с каждым годом и в недалеком будущем составит 1,1110²² Бк, что представляет серьезную опасность для окружающей среды;

• биологические. Биологические загрязнения в основном являются следствием размножения микроорганизмов и антропогенной деятельности (теплоэнергетика, промышленность, транспорт, действия вооруженных сил);

• механические загрязнения связаны с изменением ландшафта вследствие различного строительства, прокладки дорог, каналов, сооружения водохранилищ, добычи полезных ископаемых открытым способом и т.д.

Влияние атмосферных загрязнителей на биосферу

Влияние СО₂

одним из основных по массе загрязнителей атмосферы является углекислый газ. В XX в. имело место существенное увеличение концентрации CO₂ в атмосфере. Выброс CO₂ в окружающую среду неразрывно связан с потреблением и производством энергии.

Экологи предупреждают, что если не удастся уменьшить выброс в атмосферу углекислого газа, то нашу планету ожидает катастрофа, связанная с повышением температуры вследствие так называемого парникового эффекта.

Сущность этого явления заключается в том, что ультрафиолетовое солнечное излучение достаточно свободно проходит через атмосферу с повышенным содержанием CO₂ и метана CH₄. Отражающиеся от поверхности инфракрасные лучи задерживаются атмосферой с повышенным содержанием CO₂, что приводит к повышению температуры, а следовательно, и к изменению климата. Анализ наблюдений за последние 100 лет свидетельствует, что самыми тяжелыми были 1980, 1981, 1983, 1987 и 1988 гг. В Северном полушарии поверхностная температура в настоящее время на 0,4 ⁰С выше, чем в 1950 – 1980 гг. В будущем предполагается дальнейший рост температуры, примерно на 2–4 ⁰С к 2050 г., поэтому за счет таяния ледников и полярных льдов в ближайшие 25 лет ожидается повышение уровня Мирового океана на 10 см.

Наряду с этими прогнозами имеются данные, свидетельствующие о том, что концентрация диоксида углерода в атмосфере является не единственным фактором, влияющим на ее температуру. Согласно этим данным имеют место также эффекты охлаждения за счет твердых частиц, причем наибольшее воздействие в глобальном масштабе из всех твердых частиц оказывают тонкодисперсные пыли, поскольку они не оседают и остаются в верхних слоях атмосферы, откуда не удаляются ни с дождем, ни какими-либо другими путями. Эти пылевые облака отражают солнечный свет, и дальнейшее увеличение содержания вещества в атмосфере в виде частиц могло бы в будущем привести к ненормальному понижению средней температуры вблизи поверхности земли. Оценка содержания твердых частиц в атмосфере за период 1850–1970 гг. показала рост примерно на 50 %. Предполагают, что дальнейшее увеличение содержания твердых частиц еще на 50 % может привести вследствие отражения солнечного света к снижению средней температуры приземного слоя атмосферы на 0,5–1,0 ⁰С.

Влияние пыли

Загрязняющие вещества проникают в организм через органы дыхания. Суточный объем вдыхаемого воздуха для одного человека составляет 6…12 м³. При нормальном дыхании с каждым вдохом в организм человека поступает от 0,5 до 2 л воздуха.

Вдыхаемый воздух через трахею и бронхи попадает в альвеолы легких, где происходит газообмен между кровью и лимфой. В зависимости от размеров и свойств загрязняющих веществ их поглощение происходит по-разному.

Грубые частицы задерживаются в верхних дыхательных путях и, если они не токсичны, могут вызывать заболевание, которое называется пылевой бронхит. Тонкие частицы пыли (0,5–5 мкм) достигают альвеол и могут привести к профессиональному заболеванию, которое носит общее название пневмокониоз. Его разновидности: силикоз (вдыхание пыли, содержащей SiO₂), антракоз (вдыхание угольной пыли), асбестоз (вдыхание пыли асбеста) и др.

Наличие пыли в атмосфере, помимо вышеуказанных отрицательных последствий, уменьшает поступление к поверхности Земли ультрафиолетовых лучей. Наиболее сильно влияние загрязнений на здоровье человека проявляется в период смогов. В это время ухудшается самочувствие людей, резко возрастает число легочных и сердечно-сосудистых заболеваний, возникают эпидемии гриппа.

Смог: 1) сочетание пылевых частиц и капель тумана (от англ. smoke – дым и fog – густой туман); 2) термин, используемый для обозначения видимого загрязнения воздуха любого характера.

Интенсивный смог вызывает удушье, приступы астмы, аллергические реакции, раздражение глаз, повреждение растительности, зданий и сооружений (особенно сильно страдают покрытия и скульптурные элементы). Печально знаменит смог 1952 г. в Лондоне. Он унес более 4 тыс. жизней.

Смог ледяной (аляскинского типа) – сочетание газообразных загрязнителей, пылевых частиц и кристаллов льда, возникающих при замерзании водяных капель тумана и пара отопительных систем.

Смог лондонского типа (влажный) – сочетание газообразных загряз-нителей (в основном сернистого ангидрида), пылевых частиц и капель тумана.

Смог фотохимический (Лос-Анджелесского типа, сухой) – вторичное (кумулятивное) загрязнение воздуха, возникающее в результате разложения загрязняющих веществ солнечными лучами (особенно ультрафиолетовыми). Главный ядовитый компонент – озон (О_з). Дополнительными его составляющими служат угарный газ (СО), оксиды азота (NO_х), азотная кислота (НNО₃).